JP2008006520A - 棒鋼切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速で切断動作を行い切断サイクルを大幅に短縮することができ、切断断面の変形や切断端面の荒れが少なく寸法精度の高い切断ができる棒鋼切断装置を目的とする。
【解決手段】高速動作シリンダ２の打撃ロッド２１と向かい合う緩衝シリンダ４の衝撃吸収ロッド間に棒鋼の剪断を行う切断金型３を配置し、前記高速動作シリンダ２の打撃ロッド２１と切断金型２３間に打撃ロッド２１の突出速度を最大まで加速させる加速空間６を形成し、前記緩衝シリンダ４の衝撃吸収ロッド４０と切断金型２３間に該切断金型３を空走させる空走空間７を形成したものであり、高速動作シリンダ２の打撃ロッド２１は加速空間６を前進して加速され最大速度で切断金型に衝突するため切断金型２３の棒鋼には瞬間的に極めて大きな衝突エネルギーが加えられて棒鋼は瞬時に剪断され、空走空間７により切断金型２３に加えられた衝突エネルギーは棒鋼にのみに的確に加えられることとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種金属製品の素材となる棒鋼を製品寸法に応じて切断する棒鋼切断装置に関するものである。

従来、棒鋼の切断は鋸盤により行うのが普通であった。しかし、鋸盤では切断に時間がかかるうえに鋸歯の厚み分が切断されて鉄紛となるため素材の無駄が多い。また、発生した鉄粉の清掃廃棄処理に手間がかかるうえに、鉄粉は作業環境を悪化させるという問題があった。そこでクランクプレスにより切断を行って時間の短縮と切断鉄粉の発生をなくしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、動力増幅装置により大きな剪断力を与えて切断を行うことにより切断面を美しく高い精度とするものがある（例えば、特許文献２参照）。

しかし、特許文献１のクランクプレスによる切断では切断部断面形状の大きな変形（ダレ）が生じるため変形した部位を後工程で修正する必要がある。しかも、切断時に騒音と振動が発生するうえに切断動作に時間がかかり切断サイクルを短縮できないという問題がある。また、特許文献２による剪断では棒鋼のように径が大きいと切断断面が変形したり切断端面が荒れたりするうえに剪断後に発生する騒音を抑えることができないという問題がある。しかも、切断動作を高速化していないので切断サイクルを短縮できないという問題がある。
特開２００１−１１３３４１号 特開２００２−２２４９１２号

本発明は、ミリ秒単位で切断動作を行い切断サイクルを大幅に短縮することができるうえに、切断断面の変形や切断端面の荒れが少なく寸法精度の高い切断ができる棒鋼切断装置に関するものである。

本発明は、高速動作シリンダの打撃ロッドと向かい合う緩衝シリンダの衝撃吸収ロッド間に棒鋼の剪断を行う切断金型を配置し、前記高速動作シリンダの打撃ロッドと切断金型間に打撃ロッドの突出速度を最大まで加速させる加速空間を形成するとともに、前記緩衝シリンダの衝撃吸収ロッドと切断金型間に該切断金型を空走させる空走空間を形成した棒鋼切断装置であり、該棒鋼切断装置において、緩衝シリンダの衝撃吸収側のポートにアキュムレータを接続したり、アキュムレータが油圧制御回路のオーバライド圧に基く電気信号によりサイクル動作を開始するものとしたりすればより好ましいものとなる。

本発明は、高速動作シリンダの打撃ロッドと向かい合う緩衝シリンダの衝撃吸収ロッド間に棒鋼の剪断を行う切断金型を配置し、前記高速動作シリンダの打撃ロッドと切断金型間に打撃ロッドの突出速度を最大まで加速させる加速空間を形成するとともに、前記緩衝シリンダの衝撃吸収ロッドと切断金型間に該切断金型を空走させる空走空間を形成したものであるから、高速動作シリンダの打撃ロッドは加速空間を前進して加速され最大速度で切断金型に衝突するため切断金型の棒鋼には瞬間的に極めて大きな衝突エネルギーが加えられて棒鋼は瞬時に剪断されることとなる。このため、切断断面に大きな変形（ダレ）が生じにくく、切断端面にも荒れが生じ難いので寸法精度は極めて高いものとなり、後工程で修正を行う必要がなく生産性が非常に高いものとなる。しかも、切断金型と衝撃吸収ロッドとの間には空走空間が形成されているので、切断金型に加えられた衝突エネルギーは棒鋼にのみに的確に加えられることとなる。さらに、高速動作シリンダは高速動作を行うものであるから切断サイクルを大幅に短縮することができ、生産性を大幅に向上できるものとなる。また、緩衝シリンダにより切断後のエネルギーは吸収されるので、騒音や振動を低減できることとなる。

また、請求項２のように、緩衝シリンダの衝撃吸収側のポートにアキュムレータを接続したから、切断金型の衝突エネルギーは緩衝シリンダの圧油を高圧化することにより吸収されるとともにアキュムレータに蓄圧されるので、アキュムレータの蓄圧に要するエネルギーを低減できるものとなる。

請求項３のように、アキュムレータが油圧制御回路のオーバライド圧に基く電気信号によりサイクル動作を開始することにより、アキュムレータの切り換え動作が圧力より高速な電気信号により行われるので、アキュムレータの動作サイクルが高速化され棒鋼の切断サイクルを短縮することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図に基いて詳細に説明する。
図１中１は棒鋼切断装置本体であり、該棒鋼切断装置本体１は高速動作シリンダ２と、切断金型３と、緩衝シリンダ４と、これらを制御する油圧制御回路５とからなるものである。また、高速動作シリンダ２、切断金型３、緩衝シリンダ４の各ポートと接続される油圧制御回路５間距離を極力短くすることにより圧油の粘度やシリンダ、油圧制御回路５の配管等の内部抵抗による動作速度への影響を低減している。

高速動作シリンダ２はシリンダブロックのシリンダ孔２０にスライド自在に嵌挿される打撃ロッド２１からなるもので、高速動作シリンダ２は前進用ポート２０ａにパイロットチェック弁２２を介して接続されるロジック弁２３と、該ロジック弁２３に接続されるアキュムレータ２７と、後退用ポート２０ｂに接続されるロジック弁２４と、切換制御を行う切換弁２５と、シーケンス弁２６とに接続されている。

打撃ロッド２１は前進時、後退用ポート２０ｂから排出される圧油量を少なくして排出が急速に行われるようロッド径をピストン径に近いものとしている。ロッド径を大きくすることにより打撃ロッド２１の質量を増し大きな慣性エネルギーが得られるようにしている。

また、打撃ロッド２１の後退させる際、前進用ポート２０ａから排出される圧油はロジック弁２３とパイロットチェック弁２２とを経由するため排出は急速に行われて打撃ロッド２１の後退を高速化し切断サイクルの短縮ができるものとなる。ロジック弁２３を経由する圧油はアキュムレータ２７に戻される。さらに、打撃ロッド２１の打撃ストロークは棒鋼直径と略等しいものとして動作サイクルに無駄がでないようにしている。

ロジック弁２３は高速動作シリンダ２の前進用ポート２０aにアキュムレータ２７からの高圧油を供給して打撃ロッド２１を高速で前進させるものである。また、ロジック弁２４は打撃ロッド２１の前進にともなって圧油を高速で排出できるよう排油タンク２４ａが付帯されている。さらに、ロジック弁２４は圧油を後退用ポート２０ｂに供給して打撃ロッド２１が高速で後退できるようにしている。

前記切断金型３は高速動作シリンダ２の打撃ロッド２１と衝突して前進する可動型と棒鋼を保持する固定型とからなり、可動型は打撃ロッド２１と衝撃吸収ロッド４０間に加速空間６と空走空間７を介して配置されている。また、可動型と固定型には棒鋼を嵌挿保持させる孔刃が形成されている。切断金型３の切断ストロークは棒鋼直径と略等しいものとして動作サイクルに無駄がでないようにしている。

加速空間６は高速動作シリンダ２の打撃ロッド２１先端と切断金型３の可動型の先端面間に形成されるもので、該加速空間６により前進動作を開始した打撃ロッド２１は最高速まで加速できるようになっている。これにより打撃ロッド２１には最大のエネルギーで可動型に衝突して棒鋼に剪断エネルギーを加えるものとしている。

空走空間７は切断金型３の可動型の後端面と緩衝シリンダ４の衝撃吸収ロッド４０先端間に形成されるもので、該空走空間７により切断金型３の可動型は剪断のためのエネルギーを失うことなく棒鋼に確実に加えることができる。そして剪断が完了してエネルギーの大半を使い果たした後、切断金型３の可動型は衝撃吸収ロッド４０に衝突してエネルギーを吸収されることとなる。

衝撃吸収ロッド４０の緩衝ストロークは棒鋼直径と略等しいものとして緩衝を棒鋼径内で行うことにより動作サイクルに無駄が生じないようにしている。打撃ストローク、切断ストローク、緩衝ストロークを棒鋼直径と略等しくすることにより、すべての動作が同一時間内で完了させることができるので、切断サイクルの最適化が容易となり、延いては切断サイクルを短縮することができるものとなる。

アキュムレータ４１は緩衝シリンダ４に高圧油を供給するものであり、該アキュムレータ４１は衝撃吸収ロッド４０による衝撃吸収動作によって生じる高圧油を蓄圧できるよう緩衝シリンダ４の前進用ポート４０ａに接続されている。そして、衝撃吸収ロッド４０の衝撃吸収を行い高圧となった圧油をアキュムレータ４１に供給することにより、アキュムレータ４１の蓄圧に要するエネルギーを低減できるものとしているが、アキュムレータ４１はなくてもよいことは勿論である。

また、アキュムレータ４１のサイクル動作を行う切換弁４３は油圧ポンプのオーバライド圧力を検出する圧力スイッチからの電気信号に切り換えを行うものとしている。切換弁４３を電気的に制御することにより圧力による制御より切り換えが高速化され、打撃ストローク、切断ストローク、緩衝ストローク等とアキュムレータ４１の動作タイミングを同期させることができるので、切断サイクルの最適化が容易となり、延いては切断サイクルを短縮することができるものとなる。

また、パイロットチェック弁２２は高速動作シリンダ２のシリンダブロックに一体的に組み込むことにより接続ポート間を短くでき、圧油の粘度や配管の内部抵抗による影響を低減できることとなる。該パイロットチェック弁２２は切換弁２５からのリモート圧に基いてばねにより付勢されるパイロット弁を作動させ、圧油を前進用ポート２０ａから排油タンク５０に排出させている。

緩衝シリンダ４はその前進用ポート４０ａに接続されるアキュムレータ４１と、リリーフ弁４２と、緩衝シリンダ４の動作を制御する切換弁４３と、逆止弁４４とに接続されている。

このように構成されたものは、切断金型３の可動型と固定型の孔刃に棒鋼を切断長に合わせて挿入した後、切換弁２５を動作させて高速動作シリンダ２の前進用ポート２０ａとロジック弁２３とを連通させる状態とすれば、アキュムレータ２７の高圧油がロジック弁２３を通じて前進用ポート２０ａに高速で供給されることとなる。

高圧油が前進用ポート２０ａに高速で供給されることにより打撃ロッド２１は高速で前進することとなる。打撃ロッド２１と切断金型３間には加速空間６が形成されているので打撃ロッド２１は停止状態から最高速に増速されるタイミング、すなわち最大のエネルギーをもって切断金型３に衝突することとなる。この衝突時、可動型は緩衝シリンダ４との間に形成されている空走空間７に位置されるので、剪断エネルギーは緩衝シリンダ４により緩衝吸収されることなく棒鋼に直接加えられることとなる。

このようにして可動型により固定型に保持されている棒鋼に加えられる大きな剪断力により棒鋼は瞬時に剪断されることとなる。剪断力は空走空間７を可動型が空走する一瞬の間に加えられるものであり、棒鋼の剪断を行った可動型はエネルギーの大半を剪断により消費することとなる。そして、切断金型３の可動型に残存されるエネルギーは可動型が緩衝シリンダ４に衝突することにより吸収されて衝撃の発生が抑制されるとともに、極めて短い距離で衝撃の吸収が行われるの短時間で次切断に備えることができ、切断サイクルを高速化できるものとなる。

この切断金型３の可動型が衝撃吸収ロッド４０に衝突した際、衝撃吸収ロッド４０は緩衝シリンダ４内の圧油によりエネルギーを吸収されながら後退し、エネルギーを吸収した高圧油は前進用ポート４０ａよりアキュムレータ４１に蓄圧貯留されることとなる。該アキュムレータ４１のサイクル動作は油圧制御回路５に組み込まれた油圧ポンプ圧力制御のオーバライド圧を検出する図示しない圧力スイッチからの電気信号により行われるので、蓄圧時間を短縮することができる。

このようにして棒鋼の切断が完了後、高速動作シリンダ２の切換弁２５は前記と同様にサイクル動作を行い棒鋼の切断サイクルをミリ秒単位で繰り返すこととなる。

本発明の好ましい実施の形態を示す正面図である。 本発明の好ましい実施の形態を示す一部切欠平面図である。 本発明の好ましい実施の形態を作動させた状態を示す正面図である。

符号の説明

２ 高速動作シリンダ
３ 切断金型
４ 緩衝シリンダ
６ 加速空間
７ 空走空間
21 打撃ロッド
23 ロジック弁
24 ロジック弁
40 衝撃吸収ロッド
41 アキュムレータ

Claims (3)

1. 高速動作シリンダの打撃ロッドと向かい合う緩衝シリンダの衝撃吸収ロッド間に棒鋼の剪断を行う切断金型を配置し、前記高速動作シリンダの打撃ロッドと切断金型間に打撃ロッドの突出速度を最大まで加速させる加速空間を形成するとともに、前記緩衝シリンダの衝撃吸収ロッドと切断金型間に該切断金型を空走させる空走空間を形成したことを特徴とする棒鋼切断装置。
2. 緩衝シリンダの衝撃吸収側のポートにアキュムレータを接続したことを特徴とする請求項１に記載の棒鋼切断装置。
3. アキュムレータが油圧制御回路のオーバライド圧に基く電気信号によりサイクル動作を開始するものであることを特徴とする請求項２に記載の棒鋼切断装置。
   
   

Images